液氬泵使用時(shí)出現(xiàn)的問題

       2006年5月4日, 由于在線運(yùn)轉(zhuǎn)的2#液氬泵發(fā)生外泄漏而造成其嚴(yán)重結(jié)冰, 影響正常運(yùn)轉(zhuǎn), 需要停運(yùn)并進(jìn)行吹除。于是將1#液氬泵經(jīng)2小時(shí)吹除和緊急預(yù)冷后投入使用, 但使用效果不佳,主要表現(xiàn)為: 拖動(dòng)電機(jī)的電流值較大,而液氬泵的流量和出口壓力偏小, 達(dá)不到工藝指標(biāo)的要求。雖然將1#液氬泵反復(fù)加溫吹除和預(yù)冷后再運(yùn)行, 運(yùn)轉(zhuǎn)情況非但沒有好轉(zhuǎn), 反而在最后出現(xiàn)了電機(jī)“甩電流”現(xiàn)象, 并出現(xiàn)液氬泵流量為零的狀態(tài)。1#液氬泵運(yùn)轉(zhuǎn)失敗, 只有等待解體檢修。

1#液氬泵解體情況

        2006 年5 月20 日, 拆開1#液氬泵泵殼后, 發(fā)現(xiàn)用于將葉輪鎖緊在軸上的銅質(zhì)雙頭螺柱在外端的螺紋收尾處發(fā)生斷裂, 斷裂后的螺柱連同銅質(zhì)壓塊和不銹鋼螺母整體脫落在泵殼的吸入口底部。脫落的銅壓塊近半個(gè)已被磨損, 而殘留在銅壓塊通孔內(nèi)的斷螺柱和與其連接在一起的不銹鋼螺母則完好無損, 所以可以對螺柱斷口進(jìn)行斷裂分析。當(dāng)從已磨損的銅質(zhì)壓塊中取出斷螺柱后, 發(fā)現(xiàn)斷面、斷口略成螺旋面狀, 且與外螺紋收尾螺線基本保持一致。在斷面上, 斷口呈現(xiàn)細(xì)顆粒狀的均勻組織。另外,銅葉輪的輪蓋上有一道碰磨而形成的環(huán)形糟, 槽深約為1mm,槽寬在Φ160～180mm 的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)。與輪蓋相對應(yīng)的泵殼內(nèi)壁面上,也有著一道因碰磨而形成的環(huán)形痕跡區(qū)域, 只是由于泵殼材料較堅(jiān)硬, 所以才沒有留下明顯的磨損痕跡。當(dāng)從軸上拆下葉輪后, 發(fā)現(xiàn)用于傳遞扭力的紫銅材質(zhì)的鍵已被縱向居中剪斷, 而銅質(zhì)葉輪的軸孔則被磨損擴(kuò)大和拉毛。

液氬泵故障原因分析

        由液氬泵解體情況可知, 脫落的銅質(zhì)壓塊和斷螺柱整體墜落在葉輪的吸入口處, 并且近半個(gè)銅質(zhì)壓塊已被磨損, 這足以說明是銅質(zhì)雙頭螺柱首先發(fā)生斷裂。因?yàn)橹挥性阢~質(zhì)螺柱斷裂后的反復(fù)試泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中, 墜落體才有可能被吸入到葉輪的進(jìn)口處, 才能使墜落體磨損。

        以上分析也是符合試泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)際工況, 碰磨造成拖動(dòng)電機(jī)的電流值偏大。而當(dāng)銅螺柱斷裂后, 葉輪在軸上失去了鎖緊力, 因此在反復(fù)試泵運(yùn)轉(zhuǎn)中, 葉輪在軸向力的作用下會(huì)沿鍵逐漸向外竄動(dòng), 直到輪蓋與泵殼壁面發(fā)生旋轉(zhuǎn)碰磨。此時(shí), 由于葉輪偏離蝸殼中心引起內(nèi)泄漏量增大, 并由于葉輪吸入口被墜落體部分堵塞及相對運(yùn)動(dòng)引起的摩擦發(fā)熱而造成部分吸入液體汽化等, 所以液氬泵的揚(yáng)程和流量減小。而在之后的多次試泵過程中, 由于不斷變化流量, 引起高速旋轉(zhuǎn)的葉輪在軸上不斷地來回竄動(dòng), 使鍵和鍵槽孔的配合面產(chǎn)生較大的相對滑動(dòng)而磨損。由此配合面間會(huì)產(chǎn)生側(cè)間隙, 并在之后的試泵運(yùn)轉(zhuǎn)中, 使葉輪與鍵發(fā)生撞擊。因此在試運(yùn)轉(zhuǎn)的后期, 將鍵(尺寸規(guī)格為5mm ×5mm ×45mm) 縱向居中剪斷, 在試運(yùn)轉(zhuǎn)的最后, 出現(xiàn)了零流量的情況。并且在最后, 由于鍵的剪斷面上毛刺的作用, 使軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將葉輪軸孔劃傷磨損, 造成軸孔擴(kuò)大。

      以上零部件的損壞, 都是因?yàn)殡p頭螺柱斷裂而連鎖發(fā)生的, 因此分析雙頭螺柱發(fā)生斷裂的原因很有必要。

        因?yàn)樵诼葜�的斷口面上既沒有疲勞扭斷的痕跡, 也不存在組織上的明顯冶金缺陷, 所以開始認(rèn)為螺柱斷裂純粹是因?yàn)闊崦浝淇s使應(yīng)力過大造成的。但進(jìn)一步分析認(rèn)為, 螺柱拉斷可能是多方面因素造成的。首先是雙頭螺柱在裝配時(shí)的預(yù)緊問題,因?yàn)闆]有資料證明預(yù)緊拉應(yīng)力是符合規(guī)定要求的,所以不能排除有預(yù)緊過度的問題; 其次是泵的使用操作問題, 因?yàn)闆]有完整的運(yùn)轉(zhuǎn)操作記錄能夠說明每次操作液氬泵是按規(guī)程進(jìn)行的, 就不能排除存在在操作中因加溫吹除不徹底或預(yù)冷速度過快, 造成泵體結(jié)構(gòu)上的不均勻熱脹冷縮的可能, 以致在啟動(dòng)前或啟動(dòng)瞬間, 過大的熱拉應(yīng)力使銅質(zhì)螺柱崩斷;再者是銅質(zhì)雙頭螺柱本身結(jié)構(gòu)問題, 因?yàn)閿嗫谖恢迷诼葜�外端的螺紋收尾處, 該處本來就是結(jié)構(gòu)上的最薄弱處, 容易產(chǎn)生應(yīng)力集中, 容易斷裂。

操作經(jīng)驗(yàn)

         由于1#液氬泵轉(zhuǎn)子嚴(yán)重?fù)p壞, 所以只能送到制造單位修理。2006年6月, 1#液氬泵經(jīng)過修復(fù)后再次投入使用。到目前為止,1#液氬泵已連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)近兩年時(shí)間, 沒有發(fā)生大的故障。總結(jié)這兩年來使用液氬泵的成功經(jīng)驗(yàn), 主要有以下4點(diǎn)∶

       (1) 在使用中, 嚴(yán)格按照液氬泵使用說明書中的參數(shù)表和運(yùn)行曲線進(jìn)行操作, 定時(shí)檢查和記錄泵的進(jìn)、出口壓力和電流等參數(shù), 并依據(jù)進(jìn)、出口壓力差估算流量, 以便合理調(diào)節(jié)出口閥開度, 滿足工況要求。

        (2) 堅(jiān)持開展操作人員的點(diǎn)檢制度和維修人員的巡檢制度, 以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)諸如泄漏、振動(dòng)和噪聲等異常情況并及時(shí)處理, 防止故障擴(kuò)大。

       (3) 定期切換備用泵運(yùn)行, 對運(yùn)行泵進(jìn)行加溫吹除, 減少流通阻力, 使其恢復(fù)泵和管網(wǎng)原有的輸出特性, 以便再次使用時(shí)獲得較理想的運(yùn)行工況。

       (4) 在切換泵操作時(shí), 嚴(yán)格按照規(guī)定的開、停泵操作程序操作, 不允許簡化操作, 特別是在啟動(dòng)泵前的預(yù)冷階段, 前10 分鐘預(yù)冷度不可太大, 防止凍壞機(jī)件和管件的連接螺栓。另外還要強(qiáng)調(diào)的是, 在約30分鐘的預(yù)冷階段, 要不時(shí)地用手盤動(dòng)電機(jī)風(fēng)扇, 不斷檢查軸部是否存在凍住、卡死的現(xiàn)象。若盤泵時(shí)手感較重, 則應(yīng)立即關(guān)閉進(jìn)口閥, 再用常溫氣體吹刷電機(jī)軸部, 直至能輕松盤動(dòng)為止,然后再打開進(jìn)口閥繼續(xù)預(yù)冷。